Citrus Research & Technology
https://citrusrt.ccsm.br/article/doi/10.4322/crt.18419
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Article

Genetic analysis of salicylic acid-mediated defenses responses and histopathology in the huanglongbing pathosystem  

Análises genéticas das respostas de defesas mediadas por ácido salicílico e histopatologia no patossistema huanglongbing 

Tiago Silva Oliveira, Laís Moreira Granato, Diogo Manzano Galdeano, João Paulo Rodrigues Marques, Luciane Fender Coerini, Juliana Freitas-Astúa & Marcos Antonio Machado

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Abstract

The emergence of citrus huanglongbing (HLB) has been a constraint for worldwide citrus growers. HLB disease is associated to species of the biothrophic bacteria Candidatus Liberibacter spp. (CaL). In this study, we assessed the transcriptional status of salicylic acid (SA) genes and associated defenses between two contrasting citrus genotypes during challenge with Ca. Liberibacter asiaticus or Ca. Liberibacter americanus. Citrus sinensis exhibited the most evident alterations in gene expression of evaluated genes, when compared with Poncirus trifoliata. Upstream pathway SA genes showed a slight upward regulation in C. sinensis. Salicylic acid biosynthesis and accumulation might be impaired as we observed a low expression level of SA biosynthesis related genes. Moreover, genes associated to SA metabolism showed a slight induction. These results may account for the absence of significant downstream defense response related to salicylic acid. Leaf anatomical analysis revealed callose accumulation in both HLB infected, C. sinensis and P. trifoliata sieve tube elements (STE), although only C. sinensis exhibited collapsed STE. Our data corroborate other studies and suggest that the SA biosynthesis and metabolism related genes might be involved in the contrasting response to CaL in different citrus genotypes. Additionally, we suggest that collapsed STE might have a prominent implication in symptomatology of highly susceptible plants.

Keywords

SAR, plant-pathogen interaction, gene expression, callose deposition.

Resumo

A ocorrência do huanglongbing (HLB) dos citros tem sido um sério problema para os citricultores em todo o mundo. O HLB está associado a bactérias biotróficas da espécie Candidatus Liberibacter spp. (CaL). Nesse estudo, nós avaliamos o perfil transcricional dos genes da via do ácido salicílico (SA) e genes associados a defesa em dois genótipos contrastantes após desafio com Ca. Liberibacter asiaticus ou Ca. Liberibacter americanus. Citrus sinensis exibiu maiores alterações na expressão gênica dos genes avaliados, quando comparado com Poncirus trifoliata. Genes upstream da via do SA demonstraram aumento da expressão em C. sinensis. A biossíntese e acumulação do ácido salicílico deve ter sido prejudicada, uma vez que foi observado uma baixa expressão relativa dos genes relacionados a biossíntese do SA. Além disso, os genes associados ao metabolismo do SA tiveram uma leve indução da expressão. Esses resultados podem explicar a ausência de significância nos valores de expressão gênica dos genes downstream da via do SA, os quais são relacionados às respostas de defesa da planta. Análises anatômicas das folhas revelaram um acúmulo de calose nos elementos de tubo crivado (STE), tanto em C. sinensis quanto em P. trifoliata infectados. Nossos dados corroboram outros estudos e sugerem que os genes relacionados a biossíntese e metabolismo do SA podem estar envolvidos na resposta de genótipos de Citrus contrastantes à infecção por CaL. Além do mais, nós sugerimos que STE colapsados podem ter uma implicação importante na sintomatologia de plantas altamente suscetíveis.

Palavras-chave

SAR, interação planta-patógeno, expressão gênica, deposição de calose.
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